組合式瓦斯全循環乾餾爐的製作方法

2023-10-05 06:26:49

專利名稱：組合式瓦斯全循環乾餾爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用瓦斯全循環技術對油頁巖進行乾餾煉油的工藝和裝置，乾餾爐是由若干個乾餾子單元組合成的。
背景技術：
目前，國內的油頁巖乾餾煉油方式有三種，第一種是撫順式乾餾爐，圓筒形結構， 為內燃式爐。從乾餾爐底部通入飽和空氣，用燃燒產生的煙氣對上部的油頁巖進行乾餾，為防止爐內煙氣溫度過高而結焦，在乾餾爐上部通入一部分550°C 650°C的瓦斯進行調節， 處理粒度為12 75mm，單爐處理能力為100噸(見圖1)。第二種是茂名式乾餾爐，方形結構，也是內燃式爐，俗稱氣燃爐。從乾餾爐底部通入可燃瓦斯和空氣，燃燒產生的煙氣在上升過程中對上部的油頁巖進行乾餾，收油率為70%左右，處理粒度為30 120mm。單爐處理能力為200噸/日(見圖2)。茂名式方爐因汙染問題已於20世紀80年代全部停產。 第三種是樺甸式乾餾爐，圓方形結構，上部為圓形，下部為方形，是全循環式乾餾爐。爐內無燃燃裝置，依靠從乾餾爐中部通入的循環瓦斯對上部的油頁巖進行乾餾，收油率為90%左右，處理粒度為6 50mm，單爐處理能力為300噸/日。該爐是目前國內最先進的乾餾爐。 圖3為樺甸式乾餾爐的結構，700°C左右的熱循環瓦斯從進氣管309引入乾餾爐，經鼎形裝置308的噴氣孔噴出，將從上面下來的油頁巖加熱到左右，發生乾餾，乾餾產生的油氣經設置於上部的陣傘305收集，被乾餾氣體導出管306導出爐外，送油回收系統回收頁巖油。但該爐因採用鼎形裝置308作為布氣裝置，熱循環瓦斯的噴射距離有限，故乾餾爐的處理能力受到限制。鑑於撫順式、茂名式乾餾爐的爐型均有處理量小、佔地面積大、收油率低、 汙染環境等缺陷而受到限制，而樺甸式乾餾爐雖然有先進性，但單爐處理能力依然偏小，在國外有巴西的佩特羅西克斯(Petrosix)爐，採用全循環工藝，乾餾爐的日處理量為6000 噸。但因技術壁壘、造價昂貴、引進條件苛刻，到目前為止還不能引進。為此，我國急需一種日處理量超過1000噸以上的大型化的瓦斯全循環乾餾爐。

發明內容
本發明的目的在於提供一種處理能力超過1000噸的大型化的採取瓦斯全循環工藝的油頁巖乾餾爐。為實現這一發明的目的，需要解決的關鍵技術問題是1、乾餾爐布料、 布氣要均勻，能使油頁巖完全乾餾。乾餾爐容量的擴大不能影響乾餾爐內的均勻布料、均勻布氣，油頁巖依然能和熱載體均勻接觸，均衡乾餾，爐內沒有死角。這一問題看似簡單，實際難度很大，撫順式乾餾爐想把處理能力從100噸提高到200噸以上，經過幾十年的努力，由於解決不好乾餾爐內的均勻布氣問題，至今未能實現。2、乾餾爐各項技術指標要先進。乾餾爐容量的擴大不能影響瓦斯全循環工藝的實現，不能影響乾餾爐的主要技術指標，比如油的回收率、單位能耗等。瓦斯全循環工藝是目前世界上油回收率最高的油頁巖乾餾煉油工藝，如果因為要擴大乾餾爐的處理能力而造成油回收率的下降，顯然是不可取的。3、乾餾爐適應性要強，能滿足多種用戶的需求。比如不同品質的油頁巖，含油率高低，含水量的多少，含氣量的多少，都能適用；特別是應能適用於低品質油頁巖的乾餾煉油，我國大多數產地的油頁巖屬於低品質油頁巖。4、乾餾爐的大小規格應可以根據需要選擇，處理量的大小可自由縮放，不因處理量增大而變更爐型。用戶可根據油頁巖儲量的大小進行選擇，自由度量，不要出現「大馬拉小車」或「小馬拉大車」的情況，造成設施不配套，能源消耗增加的現象。5、乾餾爐能和現有乾餾煉油廠的瓦斯加熱系統、油回收系統形成配套，對乾餾爐配套設施的不要作太多的調整和改進。6、乾餾爐能長周期運行安全穩定，沒有嚴重的安全隱患。比如不能因設備本身的問題造成瓦斯洩漏，爆炸等事故。本發明組合式瓦斯全循環油頁巖乾餾爐，其工藝特徵是用油頁巖乾餾過程中產生的瓦斯作為乾餾油頁巖的熱載體，用冷瓦斯來回收油頁巖乾餾生成的半焦的餘熱，用花牆來均勻布氣，熱載體反覆循環使用，形成完整連續的乾餾工藝。油頁巖乾餾過程中產生的含油瓦斯經油回收裝置回收頁巖油後被冷卻到40°C左右，一部分由瓦斯風機送入加熱爐作為燃料；一部分由瓦斯風機送入加熱爐被加熱到700°C左右作為熱循環瓦斯再送回乾餾爐，由於管道散熱損失，進入乾餾爐時溫度為640 680°C左右；一部分由瓦斯風機送入乾餾爐底部回收半焦的餘熱，溫度上升到450°C以上後和640 680°C左右的熱循環瓦斯混合成580 620°C左右的的熱載體對油頁巖進行乾餾；熱載體通過花牆在乾餾爐內被均勻分布；油頁巖乾餾又產生新的含油瓦斯，再重複以上過程，如此周而復始，形成完整、連續的乾餾工藝。本發明組合式瓦斯全循環油頁巖乾餾爐，其結構特徵是乾餾爐由多個乾餾子單元組合而成。每個乾餾子單元相對獨立，用中間開有瓦斯通道的花牆作為乾餾爐的布氣裝置，其結構見圖4。所述乾餾子單元包括爐體、加料裝置、油氣導出裝置、爐內布料裝置，布氣花牆，半焦冷卻裝置及排焦裝置。所述爐體由耐火磚419砌成；所述加料裝置設置於爐體的上部，由料鬥401、閘板閥402、給料機403組成；所述油氣導出裝置由設置於爐子上部的氣室404和乾餾氣體導出管405組成；所述爐內布料裝置設置於爐子上中部，支撐氣室的人字形橫梁421和人字形擋板406組成；所述布氣裝置由熱循環瓦斯通道418、熱循環瓦斯進氣管407，熱循環瓦斯噴口 408，花牆409、冷循環瓦斯通道417、冷循環瓦斯進氣管410、冷循環瓦斯噴口 411等組成；所述的半焦冷卻裝置設於爐子下部，由冷循環瓦斯進口管410、冷循環瓦斯噴口 411和冷卻水套412組成；所述排焦裝置由排焦通道413、推焦機414、刮板運輸機415、水封池416組成。所述乾餾子單元頂部設置給料裝置料鬥401、間板閥402、給料機403，乾餾氣排出管道405 ；所述乾餾子單元內部由上至下依次設置氣室404、人字形橫梁 421、人字形擋板406、花牆409、冷卻水套412、排焦通道413;所述乾餾子單元底部設置推焦機414、刮板運輸機415和水封池416 ；乾餾子單元底部的水封池416在運行時充滿水，高度為600 900mm，防止瓦斯逸出。本發明組合式瓦斯全循環油頁巖乾餾爐，其結構特徵是由若干個乾餾子單元組合成一個完整的乾餾爐。垂直於底面的每2堵花牆組成1個獨立的乾餾子單元，3堵花牆可組成2個獨立的乾餾子單元，4堵花牆可組成3個獨立的乾餾子單元，餘可類推。即η堵花牆可組成(η-1)個獨立的乾餾子單元。多個乾餾子單元組成的乾餾爐上部可以相互連通。 圖5是由4堵花牆組成的3個乾餾子單元、上部相互連通的乾餾爐結構示意圖。本發明組合式瓦斯全循環油頁巖乾餾爐，其結構特徵是乾餾爐上部設有多個氣室，氣室設置於花牆的正上方，1堵花牆對應1個氣室；即η堵花牆有η個氣室。乾餾氣體在氣室匯集並經乾餾氣體導出管排出爐外。氣室和氣室之間相互連通，氣體可自由流動。所述人字形橫梁421設置於氣室下緣，支撐氣室404 ；人字形擋板406設置乾餾爐進料口之下，花牆409之上；人字形橫梁和人字形擋板上均開有氣孔；所述的花牆409垂直於乾餾爐的底部設置，花牆409由耐火磚砌成。每2堵花牆之間形成一個通道，組成1個乾餾子單元。花牆之間既是油頁巖的行進通道，同時也是氣流通道。花牆409的內部設有熱循環瓦斯通道418，和熱循環瓦斯進氣管407相連，熱循環瓦斯通道418的兩側開有熱循環瓦斯噴口 408 ；花牆409下部的中間設有冷循環瓦斯通道417， 和冷循環瓦斯進氣管410相連，冷循環瓦斯通道417的兩側開有冷循環瓦斯噴口 411 ；所述的冷卻水套412設置於花牆409的下部，冷卻水套412的兩側為排焦通道 413 ；所述的推焦機414、刮板運輸機415、水封池416設置於乾餾爐的底部。1個乾餾子單元可設置1套排焦裝置，多個乾餾子單元可共用1套排焦裝置；所述乾餾爐的爐體由耐火磚419砌成，外面包上鋼板420 ；所述的組合式瓦斯全循環油頁巖乾餾爐，其特徵在於乾餾爐由若干個相對獨立的乾餾子單元組成，每個乾餾子單元都可獨立運行工作。乾餾子單元的數量根據乾餾爐需要的處理量來選擇。需要的處理量大時，乾餾子單元可多設一些，需要乾餾爐處理量小時， 乾餾子單元可少設一些。一般，1個乾餾子單元的日處理量為100 200噸。比如，如想使乾餾爐的日處理量達到2000噸左右，則需設置10 20個乾餾子單元。本發明組合式瓦斯全循環油頁巖乾餾爐和樺甸式全循環乾餾爐相比，有如下特點
(1)本發明乾餾爐利用花牆兩側開設的噴孔作為布氣裝置，使瓦斯穿透油頁巖的距離大大縮短，因此，布氣更為均勻、有效。樺甸式乾餾爐採用鼎形裝置作為布氣裝置，瓦斯穿透油頁巖層的最大距離為1. :3m左右，而本發明僅為0. 35m左右。而且每一個噴孔到達最遠點的距離都相等，所以在乾餾爐中發生偏流的可能性很小，因而油頁巖和熱循環瓦斯的接觸混合更均勻，乾餾更完全、更徹底。(2)本發明乾餾爐在油頁巖乾餾發生區域內無其他裝置擠佔，可利用容積最大，因而在同等條件下乾餾爐的處理量最大。同時，由於爐內無其他裝置阻擋，使物料和氣流在乾餾爐內的流動更為順暢，沒有死角，改善了物料和氣流在乾餾爐內分布的均衡度。樺甸式乾餾爐由於在乾餾發生區域需布置鼎形裝置作為布氣結構，佔去了約20%左右的截面積，相對減少了處理量。(3)本發明乾餾爐上部設有氣室，通過氣室收集乾餾氣體，並設有多個排出口，排氣更為順暢。樺甸式乾餾爐利用陣傘收集乾餾氣體，而且1臺爐只有1個氣體排出口，不僅擠佔了乾餾爐的有效容積，而且由於排氣管直徑較大，影響均勻布料，造成偏爐等現象發生。(4)本發明乾餾爐由多個相對獨立的乾餾子單元組成，每個乾餾子單元都可獨立運行工作。從根本上解決了樺甸式全循環乾餾爐不能放大的缺陷，有利於乾餾爐大型化的實現。(5)本發明乾餾爐結構簡單，砌築方便，由於爐內沒有複雜的鼎形裝置和陣傘結構，增加了乾餾爐的有效容積，降低了爐子砌築成本，節省了投資。
(6)本發明乾餾爐具有其他類型瓦斯全循環乾餾爐的優點，如爐內無燃燒裝置，不會結焦、堵塞，起動和停爐簡捷方便，安全性高，收油率高，可以實現計算機自動控制等。(7)本發明乾餾爐適用於各種品質的油頁巖，特別對低品質油頁巖沒有限制，無論含油率高低、含水量的多少、含氣量的多少的油頁巖均可使用本發明乾餾爐進行乾餾煉油。(8)如使用本發明乾餾爐對老的油頁巖乾餾煉油廠進行改造，除乾餾爐以外的其他配套設施，如破碎篩分系統、瓦斯加熱系統、油回收系統等均可繼續利用。本發明組合式瓦斯全循環油頁巖乾餾爐的工藝流程和工作原理見圖4。具體工藝過程是將礦石破碎篩分成符合乾餾爐工藝要求的規格，通過輸料系統從乾餾爐的上部加入。油頁巖從乾餾爐上部加入後，經人字形橫梁和人字形擋板分布後均勻下落，被人字形橫梁和人字形擋板分割成若干通道，油頁巖在乾餾爐內的分布均衡度進一步提高。油頁巖在下落過程中和從下部通入的熱循環瓦斯接觸，被加熱到500°C 540°C，發生乾餾。40°C 左右的冷循環瓦斯從花牆的下部進入，在花牆的兩側設有向外的噴口，向外噴射冷循環瓦斯，冷循環瓦斯只能沿著被花牆分隔的氣流通道(同時也是油頁巖乾餾後生成的半焦的排出通道)上升，氣流被均衡分配，冷循環瓦斯在上升過程中和已被乾餾的半焦接觸並被加熱到450°C以上，回收了半焦的餘熱；640 680°C左右的熱循環瓦斯從花牆的中部進入， 在花牆的兩側設有向外的噴口，向外噴射熱循環瓦斯，噴射速度3. 5m/s左右，足以穿透整個油頁巖層。噴射出來的熱循環瓦斯在這裡和吸收了半焦熱量的冷循環瓦斯會合，溫度在 580 620°C之間，循環瓦斯混合後一起沿著被花牆分隔的氣流通道(同時也是油頁巖行進通道)上升，將油頁巖加熱到500°C M0°C，對油頁巖進行乾餾。冷、熱循環瓦斯的混合後溫度通過調整進乾餾爐的冷、熱循環瓦斯的比例來調整，一般為熱冷=1 (0.1 0.2)；這時，油頁巖中的油母產生裂解，生成乾餾油氣。乾餾油氣和混合後的循環瓦斯一起上升，對油頁巖進行加熱，同時自身溫度也不斷降低到110°C左右，乾餾油氣在上升到氣室時，被導出管導出乾餾爐外，進入油回收系統，經過水噴淋，冷卻塔，旋捕器，電捕器等設備進行油氣水分離，回收頁巖油。收油後的瓦斯氣體進入氣櫃儲存待用。油頁巖乾餾後生成的半焦被冷循環瓦斯冷卻到250°C左右後在半焦排出通道中繼續下行，被設置在排焦通道裡的冷卻水套冷卻到180°C左右落入水封池，水封池下部裝有推焦機和刮板運輸機，將半焦刮出爐外，送往半焦堆場。本發明主要採取如下技術來實現發明的目的。一是用增加乾餾爐內的乾餾有效容積的方法大幅度提高幹餾爐的處理量。本發明乾餾爐和樺甸式乾餾爐相比，在乾餾爐底面積相同的情況下，由於取消了樺甸爐的鼎形裝置和陣傘結構，使乾餾爐的有效容積比樺甸爐增加了 20%以上，從而使處理量也同比例增長。二是用單元組合的方式來提高布料和布氣均勻度，提高油頁巖乾餾的均衡性，從而提高油的回收率和乾餾爐的熱效率。通常乾餾爐的截面積越大，就越難實現布料和布氣的均勻度。這也是撫順式乾餾爐和樺甸式乾餾爐不能同比例放大的根本原因。乾餾爐最忌諱的是爐內發生所謂「偏流」現象。「偏流」現象是指因氣流分布不均而形成爐內局部區域溫度偏高，局部區域溫度偏低，導致乾餾不完全，出「生」料，油回收率下降。「偏流」現象一旦產生，短時間內很難消除。「偏流」現象的主要原因是爐內布料和布氣不均勻。乾餾爐在某種結構和外部條件下爐內布料和布氣可能是均勻的，但是一旦放大，氣流速度、爐內壓力、物料行進速度、行進方式均發生變化，爐內布料和布氣就可能不均勻了，「偏流」現象也就相應產生。本發明乾餾爐採取單元組合的方法來擴大乾餾爐的容量，對每個乾餾子單元來說，氣流速度、爐內壓力、物料行進速度、行進方式均沒有發生變化，所以乾餾工況是穩定的，不會有「偏流」現象產生。對整個乾餾爐來說，由於每個乾餾子單元的工況是穩定的，所以整個乾餾爐的工況也是穩定的。如需增加處理量，只要增加乾餾子單元就可以實現。這就從工藝上和乾餾爐的自身結構上保證了油頁巖乾餾的均衡性和可靠性。三是從乾餾爐的結構上採取措施，保證布氣均勻度。在乾餾爐爐內設置垂直型花牆，在兩個花牆之間形成通道，強制性地控制氣流方向和物料運動方向，冷、熱循環瓦斯只能從這個通道中上升，油頁巖只能從這個通道中下行，從而保證了油頁巖和熱循環瓦斯均衡接觸，實現油頁巖的完全乾餾。四是充分應用瓦斯全循環油頁巖乾餾技術。瓦斯全循環油頁巖乾餾技術是目前油頁巖乾餾行業最先進的乾餾技術，可適用於各種性質的油頁巖，乾餾爐的油回收率可以達到90%以上。但使用這一工藝技術需要有一定的外部條件，如熱瓦斯應均衡、連續、溫度無大的波動等，乾餾爐內部結構需要達到瓦斯全循環的工藝條件，如布氣要均勻，熱瓦斯氣體和油頁巖的接觸要充分、均衡等。本發明從冷、熱循環瓦斯的配送、混合溫度、乾餾氣體的排出等方面均滿足了瓦斯全循環油頁巖乾餾工藝的要求。本發明對以上技術的運用，是綜合了熱力學理論、流體力學理論、乾餾理論、機械原理與製造技術、自動控制技術的結果，從而實現了對全循環乾餾爐結構上的改進，使乾餾爐設備的處理量能達到世界最先進水平，效率進一步提高。它和傳統的撫順式乾餾工藝和乾餾爐、茂名式乾餾工藝乾餾爐、樺甸式乾餾工藝乾餾爐相比，具有如下明顯的優點。1、處理量大，適合於大規模工業化生產。本發明組合式瓦斯全循環油頁巖乾餾爐的日處理量可以達到6000噸以上，和國際上最大的油頁巖乾餾爐相當，如需擴大處理量， 還可以進一步放大。日處理量為6000噸的乾餾爐其佔地面積只需要使用樺甸式乾餾爐的 1/3左右。這對油頁巖乾餾煉油工業的大規模、工業化、降低單位礦量的設備投資、運行管理成本具有重要意義。2、油回收率高，乾餾爐熱效率高，節能。由於本發明乾餾爐仍使用瓦斯全循環乾餾工藝，乾餾爐油回收率高，可以達到90%左右，為世界先進水平。由於爐型加大，乾餾爐的散熱損失相對減少，熱能利用充分，回收了半焦的餘熱再用於油頁巖的乾餾，乾餾爐的熱效率高。各項技術指標均是國內最高和最先進的，同時也是世界先進水平。3、適用範圍寬，提高了資源的利用率。因為乾餾爐內無燃燒裝置，對循環瓦斯的加熱可以採用外燃式加熱方式，因此使用本發明的乾餾爐時，適用於各種品質的油頁巖，適用於5 75mm的油頁巖，包括對瓦斯含量低、固定炭含量低、含水量低、粒度較小的油頁巖進行乾餾煉油，大大提高了資源的利用率。一般，被傳統工藝廢棄的5 12mm的油頁巖，或當使用撫順式乾餾工藝、茂名式乾餾工藝時，油回收率很低或不能進行乾餾煉油的油頁巖均可使用本發明工藝和乾餾爐。4、靈活性強。本發明乾餾爐是由多個乾餾子單元組合而成，用戶可根據自身的實際情況進行自由度量。可以選擇用10個乾餾子單元組合成的乾餾爐，也可以選擇用20個、 或30個乾餾子單元組合成的乾餾爐，在技術和工藝上都沒有問題。這就解除了使用撫順或樺甸式乾餾爐時，乾餾爐的單爐容量不能擴大，只能用增加乾餾爐臺數來解決問題的困擾。撫順乾餾煉油廠現有100噸處理量的乾餾爐220臺，如使用本發明由30個乾餾子單元組合成的乾餾爐，只要有4臺乾餾爐就足夠。5、自動控制水平高，增加了運行的安全性、可靠性。傳統工藝的乾餾爐在運行中都有瓦斯和半焦燃燒，有空氣進入，有燃燒過程，均有發生結焦、堵塞、甚至爆炸的可能性，撫順式乾餾工藝、茂名式乾餾工藝因乾餾氣體中均含有氧氣，均有發生爆炸的記錄。而本發明乾餾爐中沒有燃燒，沒有空氣進入，也就沒有發生爆炸的可能性。整個油頁巖乾餾煉油工藝和乾餾爐都採用DCS集中控制，自動化程度、自動控制水平、乾餾爐的安全性和使用的可靠性都大大增加，可以實現長周期穩定運行。6、節省了投資。本發明乾餾爐由於內部結構的簡化和處理量的大幅度提高，使乾餾爐建設投資大大節省。例如，建設一個年處理油頁巖300萬噸的乾餾煉油廠，需建撫順式乾餾爐100臺，乾餾爐的設備投資約3億元左右；如建「樺甸式300噸乾餾爐」需34臺，乾餾爐的設備投資約1. 7億元左右；如建本發明日處理量為6000噸的乾餾爐，有2臺乾餾爐就足夠，乾餾爐的設備投資約7000萬元左右。較撫順式乾餾爐節省投資2/3以上。如加上土建、管線和其他配套設施節省的投資更多。7、降低了運行管理成本。由於工藝和設備的大型化，熱效率提高，動力消耗降低， 操作運行人員減少，本發明乾餾爐的運行管理成本也將大幅度降低。8、結構簡單、操作方便。本發明乾餾爐從開工點火到運行管理，控制參數較少，安全係數高，不會產生結焦，爆炸等危險事故，可實現長周期運行。


圖1是撫順式圓形乾餾爐結構示意圖。圖中所示各部分分別是耐火磚1 ；給料閥 2 ；陣傘3 ；乾餾段4 ；循環瓦斯通道5 ；拱臺6 ；熱循環瓦斯進氣管7 ；燃燒室8 ；風頭9 ；排焦裝置10 ；水盆11 ；飽和空氣進口管12。圖2是茂名式方形乾餾爐的結構示意圖；圖3是樺甸式油頁巖瓦斯全循環乾餾爐的結構圖；圖中所示各部分分別是耐火磚301 ；鋼板302 ；料鬥303 ；給料閥304 ；陣傘305 ；乾餾氣體導出管306 ；人字形檔板307 ； 鼎形裝置308 ；熱循環瓦斯進氣管309 ；花牆310 ；冷循環瓦斯進口管311 ；冷卻水套312 ；排料閥314 ；刮板運輸機315 ；水封池316。圖4是組合式瓦斯全循環油頁巖乾餾爐的單個乾餾子單元的結構和工作原理圖。 圖中料鬥401 ；閘板閥402 ；給料機403 ；氣室404 ；乾餾氣體導出管405 ；人字形擋板406 ； 熱循環瓦斯進氣管407 ；熱循環瓦斯噴口 408 ；花牆409 ；冷循環瓦斯進氣管410 ；冷循環瓦斯噴口 411 ；冷卻水套412 ；排焦通道413 ；推焦機414 ；刮板運輸機415 ；水封池416 ；冷循環瓦斯通道417 ；熱循環瓦斯通道418 ；耐火磚419 ；人字形橫梁421。圖5是由3個乾餾子單元組成的組合式瓦斯全循環油頁巖乾餾爐的結構示意圖。
具體實施例方式圖4是組合式瓦斯全循環油頁巖乾餾爐的乾餾子單元結構和工作原理圖。破碎篩分後符合乾餾爐工藝要求規格的油頁巖，通過給料機403從乾餾爐的上部加入。油頁巖從乾餾爐上部加入後，經人字形橫梁421和人字形擋板406分布後均勻下落，被人字形擋板分割成若干通道，並進入由垂直布置的花牆409阻隔形成的通道，油頁巖在下落過程中和從下部通入的熱循環瓦斯接觸，被加熱到500°C 540°C，發生乾餾。40°C左右的冷循環瓦斯從冷循環瓦斯進氣管410進入花牆409內的冷循環瓦斯通道417 ；冷循環瓦斯通道417上設有冷循環瓦斯噴口 411，向外噴射冷循環瓦斯，冷循環瓦斯只能沿著被花牆409分隔的氣流通道(同時也是油頁巖乾餾後生成的半焦的排出通道41 上升，氣流被均衡分配，冷循環瓦斯在上升過程中和已被乾餾的半焦接觸並被加熱到450°C以上，回收半焦的餘熱；640 680°C左右的熱循環瓦斯從設置於花牆409中部的熱循環瓦斯進氣管407進入熱循環瓦斯通道418 ；熱循環瓦斯通道418開有噴口 408 ；從花牆的兩側向外噴射熱循環瓦斯，噴射速度超過3. 5m/s左右，足以穿透整個油頁巖層。噴射出來的熱循環瓦斯在這裡和吸收了半焦熱量的冷循環瓦斯會合，混合後一起沿著被花牆409分隔的氣流通道(同時也是油頁巖行進通道)上升，溫度在580 620°C之間，將油頁巖加熱到500°C 540°C，對油頁巖進行乾餾。冷、熱循環瓦斯的混合後溫度通過調整進乾餾爐的冷、熱循環瓦斯的比例來調整，一般為熱冷=1 (0. 1 0.2)，混合後熱載體的溫度控制在580°C 620°C之間；這時，油頁巖中的油母產生裂解，生成乾餾油氣。乾餾油氣和混合後的循環瓦斯一起上升，對油頁巖進行加熱，同時自身溫度也不斷降低到110°C左右，乾餾油氣在上升到氣室404時，被乾餾氣體導出管5導出乾餾爐外，進入油回收系統回收頁巖油。油頁巖乾餾後生成的半焦被冷循環瓦斯冷卻到250°C左右後在半焦排出通道413中繼續下行，被設置在花牆409下部的冷卻水套412冷卻到180°C左右落入水封池416，水封池416下部裝有推焦機414和刮板運輸機 415，將半焦刮出爐外，送往半焦堆場。圖5是由3個乾餾子單元組成的組合式瓦斯全循環油頁巖乾餾爐的結構圖，圖中主要反映了乾餾爐中各乾餾子單元的組合方式，除乾餾爐兩個側面的花牆只在一面設置循環瓦斯噴口外，中間的花牆都在兩面設置循環瓦斯噴口，同時向外噴射循環瓦斯。為節省投資，中間的乾餾子單元的爐牆沒有砌到頂，乾餾爐內的上部是連通的，氣流可以自由流動。 油頁巖在乾餾過程中產生的含油瓦斯從設置於乾餾爐頂部的氣室404匯聚，並經乾餾氣體導出管405導出乾餾爐外，排出時，溫度約110°C左右。每個氣室上部可根據需要設置多個乾餾氣體導出管，以實現均勻排氣。在乾餾爐下部，3個乾餾子單元共用1個水封池416，水封池416下部裝有推焦機414和刮板運輸機415，將半焦刮出爐外，送往半焦堆場。和其他瓦斯全循環乾餾煉油工藝一樣，乾餾氣體排出乾餾爐後經油回收裝置回收頁巖油後並被冷卻到40°C左右，進入瓦斯氣櫃。一部分由瓦斯風機送入加熱爐作為燃料； 一部分由瓦斯風機送入加熱爐被加熱到700°C以上作為熱循環瓦斯再送回乾餾爐，進入乾餾爐時溫度為640 680°C左右；一部分作為冷循環瓦斯由瓦斯風機送入乾餾爐底部回收半焦的餘熱，溫度上升到450°C以上後和熱循環瓦斯混合成580 620°C左右的熱載體對油頁巖進行乾餾；熱載體對油頁巖進行乾餾過程中自身溫度不斷下降，到乾餾爐出口處，溫度約110°C，被導入油回收裝置收油，如此周而復始，形成完整、連續的工藝。實施本發明乾餾爐重要的是，乾餾爐的處理能力和乾餾子單元的數量成正比。雖然每個乾餾子單元都可以獨立運行，但由於為了保證布氣的均勻性，乾餾子單元寬度很窄， 一般不超過lm，因此通常至少將3個以上的乾餾子單元組合成一個乾餾爐。爐子下部的推焦設備多個乾餾子單元可以共用。一個截面積為IOOOmmX4000mm的乾餾子單元的日處理能力約為150 200噸左右。乾餾爐的日處理能力和被乾餾的油頁巖的性質、含水量、最大粒徑、粒徑比、乾餾終溫、乾餾吸熱量等因素有關，需根據實際情況進行調整。使用本發明乾餾爐時對進同一乾餾爐乾餾的油頁巖的最大粒徑和最小粒徑的比控制在2 3之間為宜。 對冷、熱循環瓦斯進乾餾爐時量的比例控制以混合後溫度在600°C 620°C之間為控制標準；一般，熱冷=1 (0. 1 0. 2)之間。本發明乾餾爐適用於乾餾5 75mm的油頁巖。對傳統乾餾工藝中被廢棄的5 12mm的油頁巖本發明乾餾爐可以利用。實施本發明工藝的乾餾爐內部部件的具體位置和結構應滿足實現油頁巖完全乾餾的要求，否則將影響乾餾爐的熱效率和油的回收率。比如熱循環瓦斯噴口以上的花牆的高度不宜小於2m，熱循環瓦斯和冷循環瓦斯噴口之間的距離不宜小於3m，氣室的高度不宜小於an等。否則將影響冷、熱循環瓦斯的混合溫度，使油頁巖在乾餾爐中不能達到完全乾餾的程度，影響油回收率，或者導致乾餾氣體排出溫度過高，影響乾餾爐的熱效率。
權利要求
1.一種應用瓦斯全循環技術對油頁巖進行乾餾煉油的組合式乾餾爐，其特徵是乾餾爐由若干個乾餾子單元組成，乾餾子單元內部由上至下依次設置氣室、人字形橫梁、人字形擋板、花牆、冷卻水套、排焦通道、推焦機、刮板運輸機和水封池。
2.根據權利要求1所述的組合式油頁巖乾餾爐，其特徵在於所述花牆在乾餾爐內垂直於底面直立設置，每2堵花牆之間形成一個通道，組成1個獨立的乾餾子單元，η堵花牆組成η-1個獨立的乾餾子單元。
3.根據權利要求1所述的組合式油頁巖乾餾爐，其特徵在於所述氣室設置於乾餾爐上部，氣室上設有多個乾餾氣體排出口 ；氣室設置於花牆的正上方，氣室數量和花牆的數量相同；氣室用人字形橫梁支撐，人字形橫梁上開有氣孔，氣室和氣室之間相互連通，乾餾氣體可以自由流動。
4.根據權利要求1所述的組合式油頁巖乾餾爐，其特徵在於所述人字形擋板設置乾餾爐進料口之下，花牆之上，和人字形橫梁交錯排列，人字形擋板上開有氣孔。
5.根據權利要求1所述的組合式油頁巖乾餾爐，其特徵在於所述的花牆由耐火磚砌成，花牆的內部設有熱循環瓦斯通道，熱循環瓦斯通道和熱循環瓦斯進氣管相連，熱循環瓦斯通道的兩側開有熱循環瓦斯噴口。
6.根據權利要求1所述的組合式油頁巖乾餾爐，其特徵在於花牆的下部的中間設有冷循環瓦斯通道，冷循環瓦斯通道和冷循環瓦斯進氣管相連，冷循環瓦斯通道的兩側開有冷循環瓦斯噴口。
7.根據權利要求1所述的組合式油頁巖乾餾爐，其特徵在於所述的冷卻水套設置於花牆的下部，冷卻水套的兩側設置排焦通道。
8.根據權利要求1所述的組合式油頁巖乾餾爐，其特徵在於所述的推焦機、刮板運輸機、水封池設置於乾餾爐的底部，推焦設備可以由多個乾餾子單元共用，乾餾爐底部的水封池在運行時充滿水。
9.一種應用瓦斯全循環技術對油頁巖進行乾餾煉油的工藝，其特徵是利用油頁巖乾餾過程中產生的瓦斯作為乾餾油頁巖的熱載體，利用冷瓦斯來回收油頁巖乾餾生成的半焦的餘熱，用花牆在乾餾爐中分布熱載體，熱載體反覆循環使用。
全文摘要
一種由若干個乾餾子單元組成的應用瓦斯全循環技術對油頁巖進行乾餾煉油的乾餾爐。其特徵在於用油頁巖乾餾過程中產生的瓦斯作為乾餾油頁巖的熱載體，用冷瓦斯來回收油頁巖乾餾生成的半焦的餘熱，用花牆來分布熱載體，乾餾爐的每個乾餾子單元內部由上至下依次設置氣室、人字形橫梁、人字形擋板、花牆、冷卻水套、排焦通道、推焦機、刮板運輸機和水封池。乾餾子單元的花牆垂直底部設置，每2堵花牆之間形成一個通道；花牆上設有冷、熱循環瓦斯的噴口。本發明乾餾爐日處理量和乾餾子單元的個數成正比，可以達到6000噸以上。本發明適用於對粒徑為5～75mm的、瓦斯含量低、固定炭含量低、含水量低的各種品質的油頁巖進行乾餾煉油，乾餾爐的油回收率達90％左右。
文檔編號C10B53/06GK102492446SQ20111042178
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者劉嬋, 吳冠蕾, 吳啟成, 左君, 郭華峰 申請人:瀋陽成大弘晟能源研究院有限公司